CN1723749A - 电子部件放置机器和电子部件放置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子部件放置机器和电子部件放置方法。设置在旋转芯片取出和传送机构(15)上的取出和传送头(16)从进料器(2)取出芯片(6)并使其翻转。放置头(14)接收翻转的芯片(6)并将其放在印刷板(10)上。在取出和传送操作期间获取处于预对中识别位置上的芯片(6)的图像，其中在这期间，取出和传送头(16)在接收位置上将芯片(6)传送到放置头(14)，以便识别该位置。根据这个位置识别结果，通过控制放置头驱动机构来定位芯片(6)和放置头(14)。而且，取出和传送头(16)旋转到不妨碍获取用于放置定位的电子部件的图像的位置。

Description

电子部件放置机器和电子部件放置方法

技术领域

本发明涉及一种将电子部件(如倒装芯片)放置到印刷板上的机器和方法。

背景技术

提高在印刷板上放置电子部件的位置精度的需求日益增加，与之相应，通常采用如下方法：在将电子部件放在印刷板上时，使用图像识别，用于校正电子部件和印刷板的位置偏移。这种类型的电子部件放置机器的例子在日本特许公开申请No.H2-56945和H2-56944中公开了。

在No.H2-56945中公开的机器设有用于从进料器除去电子部件以及将电子部件倒装和将其传送到预定传送位置的倒装装置；和用于接收和固定这个倒装电子部件、然后将其传送和放到印刷板上的放置头。

被放置头固定的电子部件被照相机识别，从而对该电子部件进行放置定位。这种技术能高速地放置具有凸块的电子部件。可操作性和位置精度也很高。

然而，随着在电子部件工业中制造技术的快速发展，需要进一步提高生产率。

在现有技术中，在接收电子部件之后放置头必须暂时停止，从而允许照相机识别该部件。

结果是，由于在放到印刷板的路径上放置头的速度因停止而降低，因此经常损失时间。这导致进一步阻碍了循环时间的减少。

在No.H2-56944中公开的机器设有用于从进料器除去电子部件以及将电子部件倒装和传送到预定传送位置上的倒装装置；和用于接收和固定这个倒装电子部件并将其放在印刷板上的放置头。这种机器具有预对中识别功能(pre-centering recognition function)，从而允许放置头在经过照相机识别倒装电子部件之后接收电子部件。这种技术能在倒装电子部件之后以高位置精度将具有凸块的电子部件放到印刷板上。

然而，在上述现有技术中，放置头必须从传送位置缩回用于备用，因为在该传送位置进行预对中识别。在有些情况下，由于为减慢或停止放置头在通向传送位置过程中的移动要减小速度，从而损失时间。这限制了循环时间的减少，因此需要具有性能更好的电子部件放置机器。

而且，用于倒装芯片(以下称为“芯片”)的常规电子部件放置机器必须提供用于印刷板的部件放置水平面，该部件放置水平面明显高于用于将从进料器取出的电子部件传送到放置头的部件传送水平面，这是由于机器设计中的各种限制造成的。如果这些水平面之间的差别完全被放置头的垂直移动考虑的话，则用于提升放置头的z轴驱动机构的延长行程通常引起传动轴的偏转，导致安装精度下降。如果提高z轴驱动机构的刚性以便防止这种类型的故障，则由于放置头的增加的质量而在高速操作和短暂中断中存在问题。这也会造成较长的循环时间。

本发明的目的是提供一种电子部件放置机器和电子部件放置方法，通过减少循环时间来提高生产率同时保证安装精度。

发明内容

本发明提供一种使用取出和传送头来拾取电子部件以及使用放置头接收该部件并其放到印刷板上的电子部件放置机器。该电子部件放置机器包括用于将电子部件在预定馈送位置输送到取出和传送头的进料器；用于固定其上要放置电子部件的印刷板的印刷板固定器；用于拍摄处于进料器中的电子部件的图像的进料器照相机单元；用于根据对进料器照相机单元拍摄的图像的识别处理而获得的电子部件的位置识别结果，相对于取出和传送头对电子部件进行定位的取出和定位装置；用于将在馈送位置由取出和传送头拾取的电子部件传送到传送位置同时在传送期间使电子部件翻转的取出和传送装置；用于在传送位置从取出和传送头接收这个被传送的电子部件和将电子部件放在印刷板上的放置头；用于从下部获取在传送位置上由放置头固定的电子部件的图像的放置头照相机单元；和用于在由放置头照相机单元拍摄的图像的识别处理获得的电子部件的位置识别结果的基础上，相对于由印刷板固定器固定的印刷板对由放置头固定的电子部件进行定位的放置定位装置。取出和传送头可移动到不妨碍放置头照相机单元获取图像的位置上。

本发明还提供一种电子部件放置方法，其中取出和传送头在馈送位置上从进料器拾取电子部件，并将电子部件传送到传送位置；放置头接收这个电子部件，然后将其放到印刷板上。这种方法包括以下步骤：使用进料器照相机单元获取处于进料器中的电子部件的图像，由此识别进料器，用于识别电子部件的位置；根据识别进料器的步骤中获得的电子部件的位置识别结果，相对于取出和传送头取出电子部件并对其进行定位；使用取出和传送头在馈送位置取出电子部件并将电子部件传送到传送位置；使用放置头在传送位置上从取出和传送头接收这个被传送的电子部件；通过从下部获取由放置头固定的电子部件的图像，识别放置头，用于识别电子部件的位置；和根据识别放置头的步骤中获得的电子部件位置识别结果，在相对于被印刷板固定器固定的印刷板对电子部件进行定位之后，将被放置头固定的电子部件放在印刷板上。在识别放置头的步骤期间，取出和传送头从传送位置移动到不妨碍放置头照相机单元获取图像的位置。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的透视图。

图2是根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的正视图。

图3是根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的侧视图。

图4是根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的部分透视图。

图5是根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的驱动系统的不完全的透视图。

图6是根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的取出和传送头提升机构中的凸轮单元的不完全的透视图。

图7是表示根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的操作的功能框图。

图8是表示由根据本发明优选实施例的电子部件放置机器执行的芯片放置操作的流程图。

图9是表示根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的芯片除去操作的流程图。

图10A-10F是表示根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的芯片除去操作。

图11A是表示根据本发明优选实施例的电子部件放置机器的芯片取出和传送机构的不完全的正视图。

图11B是由根据本发明优选实施例的电子部件放置机器进行的预对中。

具体实施方式

下面参照附图介绍本发明的优选实施例。

附图是示意性的，因此没有表示出正确尺度位置。本发明把芯片作为电子部件的例子。首先，参照图1和2介绍电子部件放置机器的结构。在图1中，进料器2设置在基座1的顶表面上。进料器2通过将芯片固定器4设置在芯片固定器传送台3的顶表面上而构成，芯片固定器传送台3具有以组合直接作用台为特征的结构。芯片固定器4具有其上固定大量芯片6的晶片板5。这个晶片板5被固定在部件馈送水平面的高度上。芯片6是具有用于外部连接的凸块的芯片。其上具有凸块的每个芯片6的表面面向上，并且每个芯片的底面固定到晶片板5上。当芯片固定器传送台3被驱动时，芯片固定器4与固定到晶片板5上的芯片6一起水平地移动。

支架7与进料器2相邻地设置在基座1上。印刷板固定器传送台8设置在支架7的顶板7a上。印刷板固定器传送台8具有以组合直接作用台为特征的结构。印刷板固定器9设置在印刷板固定器传送台8的顶表面上并处于板固定水平面的高度，用于固定其上将要放置芯片6的印刷板10。板固定水平面被设置为高于前述的部件馈送水平面。在驱动印刷板固定器传送台8时，印刷板固定器9与其所固定的板10一起水平地移动。

芯片取出和传送机构15(取出和传送装置)被设置在进料器2上的顶板7a固定，使得芯片取出和传送机构15在芯片固定器4上方突出。芯片取出和传送机构15是可旋转的芯片取出单元，其中多个(本实施例中为三个)取出和传送头(以下称为TTH)16可旋转地径向设置在水平旋转轴的周围。进料器2将面向上的具有凸块的芯片6在预定馈送位置上输送给TTH16。

更具体地说，芯片取出和传送机构15利用TTH16将在进料器6的馈送位置除去的芯片6面向下输送到放置头14的传送位置上。这个传送位置设置到部件传送水平面，这个部件传送水平面比部件馈送水平面高。在传送中，TTH16绕水平旋转轴旋转。这样，芯片6的朝向被翻转，使得凸块面朝下。芯片取出和传送机构15通过TTH16在馈送位置取出芯片6，并将芯片6传送到传送位置上。而且，芯片取出和传送机构15用做用于在传送期间使芯片6翻转的传送和翻转装置。

边框11a和11b设置在进料器2的背面并处于支架7上。边框11a和11b的上部与顶板11c连接。设有放置头14的放置机构12设置在边框11a和11b之间。放置头14通过安装在边框11a和11b之间的放置头传送台13而水平地移动，并且通过放置头旋转机构14a围绕垂直轴在θ方向旋转。放置头传送台13和放置头旋转机构14a构成放置头传送机构。

TTH16从进料器2取出芯片6，将芯片翻转并传送到上述传送位置。然后芯片6以面朝下的位置(即凸块表面面向下)被送至放置头14。接收芯片6的放置头14在被印刷板固定器9固定的印刷板10上移动。然后通过执行放置操作，放置头14将面向下的芯片6放在印刷板10上。更具体地说，上述放置头传送机构使位于传送位置的、具有从TTH16接收到的倒装芯片6的放置头14运动至印刷板固定器。

边框11a设有朝向芯片取出和传送机构15的侧面延伸的部件照相机单元17。如后面所述的，当TTH16从进料器2取出芯片6时以及放置头14接收被取出的芯片6时，部件照相机单元17拍摄芯片6，以便识别其位置。

接下来，参照图2、3和4介绍每个部分的详细结构。首先，介绍芯片取出和传送机构15的结构。如图3所示，TTH基座20通过位于顶板7a的顶表面上的托架19可旋转地固定在旋转轴20a周围。TTH基座旋转机构(如后面所述的)允许TTH基座20以任意操作方式旋转，包括在预定索引位置停止和细调旋转停止位置。

在TTH基座20上，以旋转轴20a为中心、在径向三等分的位置上设置三个TTH16。

TTH16通过TTH提升和旋转机构(或头固定器)16a在其各自头轴(head shaft)的方向(在垂直于TTH基座20的方向)前后移动，并且还可以围绕头轴旋转。

每个TTH16在其顶部具有抽气喷嘴，并且芯片6由这个抽气喷嘴利用真空把持。

旋转TTH16的机构不是必要的。

如图2和3所示，当TTH16垂直面向下时，TTH16位于预定馈送位置[A]上，并设置在进料器2上。在这种状态下，如下所述的取出和提升装置使TTH16降低。TTH16通过使用抽气喷嘴而对芯片6的凸块表面抽真空而将晶片板5上的芯片6真空把持。在这种状态下，TTH16升高从而从进料器2取下芯片6。然后，通过这种方式固定芯片的TTH16逆时针旋转60度，使得TTH16运动到芯片检测位置[B]。芯片检测传感器26设置在芯片检测位置[B]的外侧，并且检测芯片6是否存在于TTH16的抽气喷嘴上。预对中识别位置[C]位于从芯片检测位置[B]再逆时针旋转60度的位置上。

如图4所示，预对中识别照相机23设置在预对中识别位置[C]的外侧。预对中识别照相机23获取由TTH16固定的芯片6的图像。换言之，预对中识别照相机23是在取出和传送芯片6期间用于捕获由TTH16固定的芯片6的图像的TTH照相机单元。通过处理这个图像来识别由TTH16固定的芯片6的位置。

接收位置[D]位于从预对中识别位置[C]进一步逆时针旋转60度的位置上，即位于垂直竖立位置上，并且放置头14在这个位置(与TTH16将芯片6传递给放置头14的传送位置[D]相同)上从TTH16接收芯片6。如下所述的传送和提升装置在TTH16面向上同时固定芯片6的状态下升高TTH16。然后，TTH16使面向下的芯片6传递给放置头14。也可以通过垂直地移动放置头14来传送芯片6。

在这个放置头14的芯片传送操作中(芯片传送到放置头14)，根据处于预对中识别位置[C]的芯片6的位置识别结果控制芯片取出和传送机构15和放置头驱动机构(放置头传送台13和放置头旋转机构14a)。相应地，相对地定位芯片6和放置头14。

更具体地说，通过相对于X方向细调TTH基座20的旋转停止位置，用放置头传送台13相对于Y方向移动放置头14，以及使用放置头旋转机构14a相对于θ方向移动放置头14，在每个方向上定位芯片6和放置头14。

接着，介绍部件照相机单元17。如图4所示，进料器识别照相机21和放置头识别照相机22按照其图像拾取光学轴水平的方式设置在部件照相机单元17中。进料器识别照相机21和放置头识别照相机22分别具有进料器图像拾取光学系统21a和放置头图像拾取光学系统22a，它们朝向TTH基座20一侧水平延伸。每个进料器图像拾取光学系统21a和放置头图像拾取光学系统22a都是L形图像拾取光学系统，能够使图像拾取轴从光圈垂直地弯折。

进料器图像拾取光学系统21a的光圈(进料器光圈21b)位于馈送位置[A]的正上方，以便使图像拾取光从馈送位置[A]进入进料器识别照相机21。这允许进料器识别照相机21从上方获取在进料器2的馈送位置[A]处的晶片板5上的芯片6的图像。进料器识别照相机21和进料器图像拾取光学系统21a构成用于获取进料器2中芯片6的图像的进料器图像拾取装置。这种通过进料器图像拾取装置在馈送位置[A]上对芯片6进行的图像拾取是在所有三个TTH16从馈送位置[A]旋转时发生的，即，在TTH16移动到不妨碍由进料器图像拾取装置获取图像的位置上时发生的。放置头光圈22b(放置头图像拾取光学系统22a的光圈)位于接收位置[D]下面，以便使图像拾取光从接收位置[D]进入放置头识别照相机22。这允许放置头识别照相机22获取在接收位置[D]被放置头14固定的芯片6的图像。放置头识别照相机22和放置头图像拾取光学系统22a构成放置头图像拾取装置。这种通过放置头图像拾取装置对芯片6进行的图像拾取是在所有三个TTH16从接收位置[D]旋转时发生的，即，在TTH16移动到不妨碍由放置头图像拾取装置获取图像的位置上时发生的。

在上述结构中，进料器图像拾取光学系统21a与馈送位置[A]和传送位置[D]垂直重叠，这是因为这些位置都位于相同的垂直线上。更具体地说，进料器图像拾取装置的光圈21b设置在垂直叠加馈送位置[A]和传送位置[D]的位置上。换言之，进料器图像拾取装置的光圈21b设置在馈送位置[A]和传送位置[D]之间。因而，与在传送位置上方设置进料器图像拾取装置的光圈的情况相比，可以减小该机器的尺寸。

而且，在上述结构中，进料器图像拾取光学系统21a和放置头图像拾取光学系统22a位于与馈送位置[A]和传送位置[D]相同的垂直线上，因此它们在垂直方向重叠。换言之，进料器图像拾取装置和放置头图像拾取装置的光圈是垂直重叠的。这允许以垂直重叠方式在两个不同位置上提供用于识别芯片6的两个识别装置。因而，与两个识别装置并列设置的情况相比，可以使该机器的尺寸最小化。

接着，介绍放置头14。如图4所示，放置头14和印刷板识别照相机24按照一体可移动方式设置在传送基座13a上，传送基座13a水平地被放置头传送台13移动。放置头14通过放置头旋转机构14a可围绕头轴旋转。此外，通过沿着在放置头旋转机构14a中产生的导轨(未示出)设置的弹簧(未示出)将向上的力施加于放置头14。

另外，通过放置头加压机构25从上部向下推而降低放置头14。因而，通过设置在放置头旋转机构14a上的弹簧和放置头加压机构25使放置头14沿着垂的直头轴垂直地移动。垂直移动放置头14的机构还可以设置在放置头旋转机构14a上。放置头14在从TTH16在接收位置[D]接收芯片6之后，通过放置头传送台13在由印刷板固定器9固定的印刷板10上方移动。然后，放置头14将其固定的芯片6放在印刷板10上。

设置在传送基座13a上的印刷板识别照相机24设有水平地延伸的印刷板图像拾取光学系统24a。当放置头14处于接收位置[D]上时，印刷板图像拾取光学系统24a位于印刷板10之上。通过在这个状态下由印刷板识别照相机24获取印刷板10的图像，获取芯片6在印刷板10上的放置点[E]，并且通过处理这个图像来识别放置点[E]的位置。或者，印刷板识别照相机24可以固定，而印刷板10可以通过印刷板固定器传送台8移动到印刷板识别照相机24的图像拾取位置。

在放置头14将芯片6放在印刷板10上的操作过程中，根据以此方式获得的印刷板10上的放置点[E]的位置识别结果以及通过由放置头识别照相机22获取芯片6的图像而获得的芯片6的位置识别结果，芯片6相对于印刷板10被定位。

通过由印刷板固定器传送台8移动印刷板10而设置X和Y方向，从而将放置点[E]直接放在放置头14的放置位置下面。通过经放置头旋转机构14a产生放置头14的θ旋转而定位θ方向。

当放置头14下降从而将由放置头14固定的芯片6放在印刷板10上时，牢固地设置在顶板11c的底面上的放置头加压机构25将向下的力施加于放置头14上，这样芯片6通过放置头14被压靠在印刷板10上。与放置头14分开固定放置头加压机构25能减轻放置头14的重量，由此使高速操作是可行的。此外，实现的优点是可以根据目标芯片的安装负载来替换放置头加压机构25。

接着，参照图5和6介绍该电子部件放置机器的TTH基座旋转机构18和TTH提升机构48。在图5中，将第一滑轮52同轴地连接到TTH基座20(图2-4)的旋转轴20a(图3)上。这允许TTH基座20经过连接机构(未示出)与第一滑轮52一体地旋转。电机50经过皮带51使第一滑轮52旋转。通过控制电机50的旋转方式，TTH基座20可以按照任何操作方式旋转，包括停止、在预定索引位置和旋转停止位置的细调。

接着，介绍TTH提升机构48。在图5中，第二滑轮55、第三滑轮56和第一盘状凸轮57同轴地设置在第一滑轮52下面。第四滑轮59和第二盘状凸轮60同轴地设置在第一滑轮52上方。第一盘状凸轮57和第二盘状凸轮60的位置对应馈送位置[A]和传送位置[D]，如图6所示。第一盘状凸轮57和第二盘状凸轮60都具有在特定相位期间以预定形成往复运动的凸轮特性。

电机53经过皮带54使第二滑轮55旋转。绕过第一滑轮52的皮带58调节和设置第三滑轮56和第四滑轮59。因而，当电机53被驱动时，第一盘状凸轮57和第二盘状凸轮60同步和旋转。

如图6所示，通过将轴16b插入头固定器16a中，由固定到TTH基座20上的头固定器16a以可前后移动的方式来固定TTH16。固定到凸轮随动件16d的板16c连接到轴16b的内端(TTH基座20的内方向)。在旋转轴20a上居中的凸轮随动件16d的径向位置是与第一盘状凸轮57的底面和第二盘状凸轮的顶面接触的位置。

TTH16间歇地围绕着旋转轴20a旋转，并在TTH16到达馈送位置[A]和传送位置[D]时停止。当TTH16停止时，凸轮随动件16d处于接触第一盘状凸轮57和第二盘状凸轮60的位置。

在这个状态下通过旋转电机53使第一盘状凸轮57和第二盘状凸轮60分别旋转。因此凸轮随动件16d在预定行程期间在对应凸轮特性的预定时间垂直往复运动。因而，经过板16c和轴16b连接到凸轮随动件16d上的TTH16在预定行程期间垂直地移动。

换言之，凸轮随动件16d、第一盘状凸轮57和电机53构成了用于在馈送位置[A]上垂直移动TTH16的取出和提升装置。通过这种垂直移动，TTH16从进料器2取出芯片6。此外，凸轮随动件16d、第二盘状凸轮60和电机53构成用于在传送位置[D]垂直移动TTH16的传送和提升装置。通过这种垂直移动，TTH16将固定的芯片6传送到放置头14。

电机53驱动取出和提升装置以及传送和提升装置。因此，电机53是这些装置的共用驱动源。

显然，TTH基座旋转机构18不必需要如上所述那样构成。TTH基座20可以直接连接到旋转机构上(如电机)用于直接旋转。

此外，取出和提升装置以及传送和提升装置不必需要如上所述那样构成。例如，这些装置可以使用通过组合电机和滚珠丝杠副形成的直接作用机构而单独地垂直移动。

接着，参照图7介绍用于电子部件放置机器的控制系统的处理功能。进料器识别照相机21、预对中识别照相机23、放置头识别照相机22和印刷板识别照相机24分别连接到第一部件识别单元31、第二部件识别单元32、第三部件识别单元33和印刷板识别单元34上。第一部件识别单元31、第二部件识别单元32、第三部件识别单元33和印刷板识别单元34通过在图像数据上执行图像处理来识别图像目标的位置，其中所述图像数据是分别通过进料器识别照相机21、预对中识别照相机23、放置头识别照相机22和印刷板识别照相机24获得的。

通过第一部件识别单元31、第二部件识别单元32、第三部件识别单元33和印刷板识别单元34获得的识别结果发送给控制单元30。控制单元30具有控制程序，用于在控制单元30接收识别结果时将所需位置指令输出到每个驱动机构。如下所述通过执行这些控制程序来控制定位。

下面介绍每个识别目标项目。通过第一部件识别单元31获得的晶片板5上的芯片6的识别结果发送给第一定位控制器35。这个第一定位控制器35根据馈送位置[A]上的芯片6的识别结果，计算用于相对于TTH16定位芯片6的移动距离(X1)、(Y1)和(θ1)。

在这些移动距离当中，(X1)和(Y1)被输出给驱动电路41。驱动电路41根据这些移动距离(X1)和(Y1)以及来自控制单元30的控制指令，驱动芯片固定器传送台3，以便在X和Y方向定位芯片6。驱动电路42根据来自控制单元30的控制指令，驱动TTH提升机构48，从而垂直地移动TTH16。移动距离(θ1)输出到驱动电路42。驱动电路42根据移动距离(θ1)和来自控制单元30的控制指令，驱动TTH提升和旋转机构16a，以便按照需要在θ方向上定位芯片6。在θ方向的定位还可以通过驱动芯片固定器传送台3来执行。或者，不必执行在θ方向上的定位。

换言之，第一定位控制器35和芯片固定器传送台3构成取出和定位装置，用来根据通过处理由进料器识别照相机21拍摄的图像获得的芯片的位置识别结果，相对于TTH16使芯片6定位。

由第二部件识别单元32拍摄的图像发送给第二定位控制器36。第二定位控制器36输出表示移动距离(X2)、(Y2)和(θ2)的数据，用于根据表示在预对中识别位置[C]处由TTH16固定的芯片的位置偏移的数据，使由TTH16在接收位置[D]固定的芯片6相对于放置头14定位。

对于这些数据，移动距离(X2)发送给驱动电路43，移动距离(Y2)输出给驱动电路45，并且移动距离(θ2)输出给驱动电路46。驱动电路43根据移动距离(X2)和来自控制单元30的控制指令驱动TTH基座旋转机构18。因而可对应位置偏移来细调TTH基座20的旋转停止位置，因此将芯片6在X方向定位。驱动电路45和46根据移动距离(Y2)和(θ2)分别驱动放置头传送台13和放置头旋转机构14a，以便在Y和θ方向定位芯片6。

因而，第二定位控制器36、TTH基座旋转机构18、放置头传送台13和放置头旋转机构14a根据通过处理由放置头识别照相机22拍摄的图像获得的芯片6的位置识别结果，控制放置头驱动机构与取出和传送装置中的至少一个。通过这种方式，构成了将放置头14在接收位置[D]相对于被取出头16固定的芯片6进行定位的预对中定位装置。

接着，第三部件识别单元33的识别结果发送给第三定位控制器38。第三定位控制器38还接收来自印刷板识别单元34的印刷板10上的放置点[E]的识别结果。

第三定位控制器38添加芯片6相对于放置头14的位置偏移和印刷板10上的放置点[E]的位置偏移，以便输出移动距离(X3)、(Y3)和(θ3)的数据，用于通过放置头14将芯片6放在印刷板10上。

在X和Y方向上的移动距离(X3)和(Y3)发送给驱动电路44，在这些移动距离(X3)和(Y3)以及来自控制单元30的控制指令的基础上，驱动印刷板固定器传送台8。

在θ方向上的移动距离(θ3)输出到驱动电路46，并且根据这个移动距离(θ3)的数据以及来自控制单元30的控制指令，驱动放置头旋转机构14a。

因而，第三定位控制器38、印刷板固定器传送台8以及放置头旋转机构14a构成放置定位装置，用于根据通过处理由放置头识别照相机22拍摄的图像获得的位置识别结果，将由放置头14固定的芯片6相对于被印刷板固定器9固定的印刷板10进行定位。

放置头识别照相机22向凸块检测单元37输出被放置头14固定的芯片6的底面的图像数据。

凸块检测单元37通过处理这个图像数据，来检测芯片6的凸块表面上的凸块的存在、凸块尺寸、凸块上的缺陷等。来自控制单元30的控制指令输出到驱动电路47，并且根据这个驱动指令驱动放置头加压机构25。因而，当放置头14放置芯片6时，对应芯片6的安装负载的加压负载传输到放置头14。

该电子部件放置机器如上所述那样构成。接着，参照图8、9和10A-10F介绍这种机器的操作。首先，参照图8介绍用于从进料器2取出芯片6和将其放在印刷板10上的放置操作。这里所述的一系列操作示出了放置电子部件的方法，该方法如下进行：通过TTH16在馈送位置[A]从进料器2取出芯片6，将芯片6传送到接收位置[D]，通过放置头14接收这个芯片6并将其放在印刷板10上。换言之，这里所述的一系列操作示出了放置电子部件的方法，该方法如下进行：在设为部件馈送水平面高度的馈送位置[A]处，通过TTH16从进料器2取出芯片6，将芯片6从TTH16传送到处于设置在部件传送水平面高度的传送位置[D]上的放置头14，其中所述部件传送水平面高于部件馈送水平面，并且将芯片6放在被固定于印刷板固定水平面上的印刷板10上，所述印刷板固定水平面高于部件馈送水平面。

首先，将来自固定在晶片板5上的芯片6中将要在放置操作中放置的目标芯片6传送到馈送位置[A]。(ST1)。

接着，进料器识别照相机21在馈送位置[A]上获取芯片的图像，并且第一部件识别单元31识别芯片6的位置(ST2)(进料器识别步骤)。在这个进料器识别步骤期间，在TTH16从馈送位置[A]移动到不妨碍进料器照相机单元拍摄图像的位置上之后，进料器识别照相机21获取芯片6的图像。

接下来，此操作所用的TTH16旋转到对应馈送位置[A]的芯片取出位置上(ST3)。

此时，根据进料器识别步骤(取出定位步骤)中获得的芯片6的位置识别结果，驱动芯片固定器传送台3，从而相对于TTH16在馈送位置[A]定位芯片6。

取出定位步骤也被称为第一定位步骤。

在接下来的步骤中，“部件”是以芯片作例子。

接着，在取出和传送步骤期间，TTH16取出芯片6(ST4，部件取出步骤)，并将这个芯片6传送到接收位置[D]。更具体地说，TTH基座20间歇地依次旋转60度(1/6旋转)，从而使固定芯片6的TTH16旋转和移动到芯片检测位置[B](ST5)。然后，芯片检测传感器26检测芯片6的存在(ST6，部件检测步骤)。

如果在这个步骤期间没有检测到芯片6，则所用的TTH16不进行下述操作，并且检测下一个TTH16芯片的存在，并执行以下操作。

固定芯片6的TTH16旋转和移动到预对中识别位置[C](ST7)。这里，预对中识别照相机23获取芯片6的图像，从而准备通过使用第二部件识别单元32来识别芯片6的位置而相对地定位放置头14和芯片6(ST8，预对中准备步骤)。

然后，TTH16旋转和移动到接收位置[D]，从而相对地定位放置头14和芯片6(ST9，预对中定位步骤)，并且放置头14接收芯片6(ST10，部件接收步骤)。

TTH16将被取出的芯片6传送到传送位置[D]，并且在传送期间将芯片6翻转。这个步骤也被称为传送和翻转步骤。部件接收步骤也被称为部件传送步骤。

在这个第二定位步骤(预对中定位步骤)期间，根据对预对中识别照相机23拍摄的图像的识别处理而获得的芯片6的位置识别结果，控制放置头驱动机构以及取出和传送装置中的至少一个，其中所述预对中识别照相机23是上述的TTH照相机单元。因而，放置头14在接收位置[D]相对于被TTH16固定的芯片6进行定位。利用上述传送和提升装置，通过垂直移动固定芯片6的TTH16执行在作为部件传送的(ST10)期间的芯片接收。

相应地，在将芯片6传送到接收位置[D]的同时预先识别芯片的位置，就不再需要在接收位置[D]处的预对中识别，而这种预对中识别在常规机器中是需要的。

因此放置头14不需要从传送位置[D]缩回用于预对中识别，并且在TTH16一到达接收位置[D]就能接收芯片6。

当放置头14接收芯片6时，这个芯片6的图像被放置头识别照相机22获取，并且第三部件识别单元33识别芯片6的位置(ST11，放置头识别步骤)。

在这个放置头识别步骤期间，放置头识别照相机22获取图像是通过将TTH16从接收位置[D]旋转和移动到不妨碍放置头识别照相机22拍摄图像的位置上来执行的。与芯片6的位置识别相一致，印刷板识别照相机24获取印刷板10的图像，从而由印刷板识别单元34识别放置点[E]的位置(ST12)。

在获取芯片6的图像之后，接收到芯片6之后，放置头14直接到达印刷板10上方的放置位置而没有任何停顿。

然后，根据芯片6的位置识别结果和放置点[E]的位置识别结果，芯片6和印刷板10被相对地进行定位(ST13，第三定位步骤)。最后通过降低放置头14和经过放置头加压机构25对芯片进行加压而将芯片6最终放在印刷板10上(部件放置步骤)。

上述流程描述了通过一个TTH16取出芯片6的操作顺序。在机器的实际操作期间，设置在芯片取出和传送机构15上的三个TTH16从进料器2连续取出芯片6，并且放置头14连续接收芯片6。

下面参照图9和图10(A)-10(F)介绍这种连续操作。

图9把三个TTH16区分为第一TTH16A、第二TTH16B、和第三TTH16C，并且并排表示了由每个TTH执行的操作步骤。下面介绍在特定时刻(A)-(F)执行的步骤。图10A-10F表示在图9中的每个时刻(A)-(F)的操作。

在图10A中的时刻(A)，由第一TTH16A、第二TTH16B和第三TTH16C执行下列步骤。更具体地说，第一TTH16A通过使用进料器识别照相机21获取在进料器2中的芯片6的图像，来执行用于识别位置的进料器识别步骤。第二TTH16B通过芯片检测传感器26执行用于检测芯片6的存在的芯片检测步骤。第三TTH16C执行将被固定的芯片6传送到放置头14的芯片接收步骤。

然后，在将TTH基座20逆时针旋转1/6圈之后的时刻(B)，第一TTH16A、第二TTH16B以及第三TTH16C分别执行下面步骤，如图10B所示。

更具体地说，第一TTH16A执行从进料器2取出芯片6的芯片取出步骤，第二TTH16B通过使用预对中识别照相机23获取芯片6的图像而执行识别位置的预对中准备步骤，第三TTH16C通过使用放置头识别照相机22获取被放置头14固定的芯片6的图像而执行识别位置的放置头识别步骤。

然后，在接下来的时刻(C)、(D)、(E)和(F)，利用所用的头依次逆时针偏移，依次由第一TTH16A、第二TTH16B和第三TTH16C执行在上述时刻(A)和(B)的步骤。

这使得旋转芯片取出和传送机构15只使用TTH16执行从进料器2中取出芯片6并倒转芯片6到将芯片6传送到接收位置[D]上的放置头14的每个操作，而不用从芯片6上方通过6。这实现了有效的连续操作。

旋转芯片取出和传送机构15采用这样的结构，使得放置头照相机单元直接设置在接收位置[D](与传送位置[D]相同)下面。因而，在放置头14接收芯片6之后，并且只要TTH16从接收位置[D]移动到不妨碍放置头照相机单元拍摄图像的位置上，立即识别芯片6。这就不需要在接收到芯片之后(传送芯片之后)使放置头14短暂停顿，由此减少了循环时间。

而且，本发明采用了使在馈送位置[A]识别芯片6的进料器照相机单元和放置头照相机单元的成像视场垂直叠加的布局。这实现了两种类型照相机单元，即放置头照相机单元和进料器照相机单元，在取出和传送机构15中极其紧凑的组装。而且，设置在从馈送位置[A]旋转到接收位置[D]的TTH16的旋转路径上的旋转停止位置被用作芯片检测位置[B]和预对中识别位置[C]，从而可实现紧凑和高性能电子部件放置机器。

而且，在上述部件传送步骤中，固定芯片6的TTH16垂直地移动。这能使放置头14的提升行程最小而减小放置头14的重量，由此允许放置头14执行高速操作和快速停止。结果是，可以减少循环时间，并且可以提高生产率，同时保证安装精度，这在TTH不是垂直移动的现有技术中是很困难的。

而且，其中三个TTH16径向三等分地设置的旋转芯片取出和传送机构15只使用TTH16即可有效地执行从进料器2取出芯片6、倒转芯片6和将芯片6传送到放置头14的连续操作步骤，而不用从芯片6上方通过。

而且，本发明采用了使在馈送位置[A]识别芯片6的进料器照相机单元和放置头照相机单元的光圈垂直叠加的布局。这实现了两种类型照相机单元，即放置头照相机单元和进料器照相机单元，在取出和传送机构15中的极其紧凑的组装。

上述优选实施例介绍了根据在预对中识别位置[C]处获取芯片6的图像而获得的位置识别结果，控制取出和传送装置以及放置头驱动机构，将芯片6从TTH16传送到放置头14的预对中或者对芯片6和放置头14进行相对定位的例子。然而，采用如图11A和11B所示的机械对准用于预对中也是可以接受的。在图11A和11B中，没有示出芯片6的凸块。

在图11A中，作为预对中装置的芯片对准机构150设置在预对中位置[C’](与图3和4中的预对中识别位置[C]相同)周围，其中所述预对中位置[C’]设置于芯片取出和传送机构15的TTH基座20上。芯片对准机构150按照如下方式构成：具有内部锥形对准面151a的对准工具151可以通过推进机构152而在法线方向来回移动。对准工具151的对准中心线L2设置成在预对中位置[C’]上与TTH16的轴线匹配。

当固定芯片6的TTH16停止在预对中位置[C’]上时，对准工具151经过推进机构152向前运动到TTH16，以便对准面151a与芯片6的端面接触。然后，仍然被TTH16固定的芯片6沿着对准面151a移动。结果是，即使芯片6在位置上相对于TTH16偏移，但是芯片6的中心仍然与对准中心线L2匹配，因此芯片6相对于TTH16的轴线L1居中定位，这是正常的位置。

因而，当固定这个芯片6的TTH16移动到接收位置[D]并将芯片6传送到到放置头14时，放置头14总是可以在某个正常位置接收芯片6。换言之，在图11A和11B中所示的例子中，在取出和传送操作中将被TTH16固定的芯片6定位到正常位置的芯片对准机构150被用作第二定位装置，用来将芯片6相对于放置头14进行定位。

而且，在这种情况下，在传送到接收位置[D]期间，到达接收位置[D]的TTH16可立即通过芯片6的预对中而将用放置头14定位在正常位置上的芯片6预先传递到TTH16的正常位置，。

上述的本发明具有如下效果。

用于获取被放置头固定的电子部件的图像的放置头照相机单元设置在接收位置下面，其中在接收位置上放置头从TTH接收电子部件，并且TTH可移动到不妨碍放置头照相机单元拍摄图像的位置上。这就不需要阻止放置头固定电子部件来识别该部件，因此本发明减少了循环时间和提高了生产率。

在把被TTH取出的电子部件传送到接收位置的过程中，获取由TTH固定的电子部件的图像，以便预先识别由放置头接收电子部件的位置。或者，在取出和传送期间，执行使由TTH固定的电子部件相对于正常位置定位的预对中。这些操作不再需要从接收位置缩回放置头来进行预对中识别，由此减少了循环时间和提高了生产量。

而且，本发明采用了提升TTH而将电子部件从TTH在传送位置传递给放置头的结构。这可以使放置头提升行程更短。因此，通过减少放置头的重量实现了位置精度和高速操作。因此通过减少循环时间，保证了安装精度，同时提高了生产量。

本发明的公开内容涉及2003年2月25日提交的在先日本专利申请No.2003-47313和No.2003-47314以及在2003年4月23日提交的No.2003-118274中包含的主题，这里引证这些文献的内容供参考。

工业实用性

本发明提供一种电子部件放置机器和电子部件放置方法，通过减少循环时间并保证安装精度，提高了生产量。

Claims (16)

1、一种电子部件放置机器，包括：

取出和传送头；

进料器，用于在馈送位置上向所述取出和传送头输送电子部件；

印刷板固定器，用于固定其上将要放置电子部件的印刷板；

进料器照相机单元，用于获取处于所述进料器中的电子部件的图像；

取出定位装置，用于根据通过识别由所述进料器照相机单元获取的图像而获得的电子部件的位置识别结果，相对于所述取出和传送头对电子部件进行定位；

取出和传送装置，用于使所述取出和传送头在馈送位置上从所述进料器取出电子部件，并且用于在将电子部件传送到接收位置时使电子部件翻转；

放置头，用于在接收位置上从所述取出和传送头接收电子部件，并且用于将电子部件放在印刷板上；

放置头照相机单元，用于从所述放置头下部获取被所述放置头固定在接收位置上的电子部件的图像；和

放置定位装置，用于根据通过识别由所述放置头照相机单元获取的图像而获得的电子部件的位置识别结果，相对于被所述印刷板固定器固定的印刷板对被所述放置头固定的电子部件进行定位。

2、根据权利要求1所述的电子部件放置机器，其中所述进料器照相机单元是用来从所述进料器上方获取处于所述进料器中的电子部件的图像；并且

所述取出和传送头可移动到不妨碍所述进料器照相机单元获取图像的位置。

3、根据权利要求2所述的电子部件放置机器，其中所述进料器照相机单元和所述放置头照相机单元设置成使得它们各自的光圈相对于彼此垂直地叠加。

4、一种电子部件放置方法，包括：

通过用进料器照相机单元获取处于进料器中的电子部件的图像来识别所述电子部件的位置；

根据通过识别处于所述进料器中的所述电子部件的所述位置而获得的所述电子部件的位置识别结果，相对于取出和传送头对所述电子部件进行定位；

使用所述取出和传送头在馈送位置从所述进料器取出所述电子部件，并将所述电子部件传送到接收位置；

使用放置头在所述接收位置上从所述取出和传送头接收所述电子部件；

在所述电子部件被所述放置头固定的同时，通过从所述放置头下面利用放置头照相机单元获取所述电子部件的图像来识别所述电子部件的位置；

根据通过识别由所述放置头固定的所述电子部件的所述位置而获得的所述电子部件的位置识别结果，相对于被印刷板固定器固定的印刷板对被所述放置头固定的所述电子部件进行定位；

将所述电子部件放在所述印刷板上；和

在利用所述放置头照相机单元获取所述电子部件的所述图像之前，使所述取出和传送头从所述接收位置移动到不防碍所述放置头照相机单元拍摄所述图像的位置。

5、根据权利要求4所述的方法，其中用进料器照相机单元获取所述电子部件的图像包括用位于所述进料器上方的进料器照相机单元获取所述电子部件的所述图像，并且还包括：

在用所述进料器照相机单元获取所述电子部件的所述图像之前，将所述取出和传送头从所述馈送位置移动到不妨碍所述进料器照相机单元获取所述图像的位置上。

6、一种电子部件放置机器，包括：

取出和传送头；

放置头；

进料器，用于在馈送位置上向所述取出和传送头输送电子部件；

印刷板固定器，用于固定其上将要放置电子部件的印刷板；

进料器照相机单元，用于获取处于所述进料器中的电子部件的图像；

第一定位装置，用于根据通过识别所述进料器照相机单元获取的图像而获得的电子部件的位置识别结果，相对于所述取出和传送头对电子部件进行定位；

取出和传送装置，用于使所述取出和传送头从馈送位置取出电子部件，并且用于在将电子部件传送到接收位置的同时使所述取出和传送头翻转；

第二定位装置，用于相对于所述放置头对已经从馈送位置取出的电子部件进行定位，其中所述放置头是用于在接收位置上从所述取出和传送头接收这个相对定位的电子部件，并将电子部件放在印刷板上；

放置头照相机单元，用于从所述放置头下面获取被所述放置头固定的电子部件的图像；和

第三定位装置，用于根据通过识别由所述放置头照相机单元获取的图像而获得的电子部件的位置识别结果，相对于被所述印刷板固定器固定的印刷板对被所述放置头固定的电子部件进行定位。

7、根据权利要求6所述的电子部件放置机器，还包括：

用于移动所述放置头的放置头驱动机构，

其中所述第二定位装置包括：

(i)取出和传送头照相机单元，用于在从馈送位置取出电子部件并将电子部件传送到接收位置期间，获取被所述取出和传送头固定的电子部件的图像，和

(ii)定位控制器，用于通过根据所述取出和传送头照相机单元获取的图像控制所述取出和传送装置以及所述放置头驱动机构中的至少一个，相对于被所述取出和传送头固定的电子部件对所述放置头进行定位。

8、根据权利要求6所述的电子部件放置机器，其中所述第二定位装置包括预对中装置，用于在从馈送位置取出电子部件并将电子部件传送到接收位置期间，将被所述取出和传送头固定的电子部件定位到正常位置上。

9、一种电子部件放置方法，包括：

通过用进料器照相机单元获取处于进料器中的所述电子部件的图像来识别电子部件的位置；

根据通过识别处于所述进料器中的所述电子部件的所述位置而获得的所述电子部件的位置识别结果，相对于取出和传送头对所述电子部件进行定位；

使用所述取出和传送头在馈送位置从所述进料器取出所述电子部件，并在将所述电子部件传送到接收位置的同时翻转所述电子部件；

相对于放置头对已经从所述进料器取出的所述电子部件进行定位；

在已经相对于所述放置头定位之后，使用所述放置头在所述接收位置上从所述取出和传送头接收所述电子部件；

在所述电子部件被所述放置头固定的同时，通过从所述放置头下面利用放置头照相机单元获取所述电子部件的图像来识别所述电子部件的位置；

根据通过识别由所述放置头固定的所述电子部件的所述位置而获得的所述电子部件的位置识别结果，相对于被印刷板固定器固定的印刷板对被所述放置头固定的所述电子部件进行定位；和

在所述电子部件已经相对于所述印刷板定位之后，将所述电子部件放在所述印刷板上。

10、根据权利要求9所述的方法，还包括：

在从所述进料器取出所述电子部件并将所述电子部件传送到所述接收位置期间，用取出和传送头照相机单元获取被所述取出和传送头固定的所述电子部件的图像；和

根据所述取出和传送头照相机单元获取的图像，通过控制取出和传送装置与放置头驱动机构中的至少一个，在所述接收位置上相对于被所述取出和传送头固定的所述电子部件定位所述放置头，其中所述取出和传送装置用于控制所述取出和传送头的移动，所述放置头驱动机构用于控制所述放置头的移动。

11、根据权利要求9所述的方法，其中

相对于所述放置头定位所述电子部件包括：在从所述进料器取出所述电子部件并将所述电子部件传送到所述接收位置上期间，利用对中装置将被所述取出和传送头固定的所述电子部件定位到正常位置。

12、一种电子部件放置机器，包括：

取出和传送头；

放置头；

进料器，用于在馈送位置上向所述取出和传送头输送电子部件，其中馈送位置设置为部件馈送水平面的高度；

印刷板固定器，用于在印刷板固定水平面上固定其上将要放置电子部件的印刷板，其中所述印刷板固定水平面高于部件馈送水平面；

用于获取处于所述进料器中的电子部件的图像的进料器照相机单元；

取出定位装置，用于根据通过识别由所述进料器照相机单元获取的图像而获得的电子部件的位置识别结果，相对于所述取出和传送头对电子部件进行定位；

传送和翻转装置，使所述取出和传送头在馈送位置从所述进料器取出电子部件，并且在将所述电子部件传送到传送位置的同时，使电子部件翻转，其中所述传送位置设置为部件传送水平面，所述部件传送水平面高于部件馈送水平面；

传送和提升装置，用于在传送位置垂直地移动所述取出和传送头；和

放置头传送机构，用于使所述放置头相对于所述印刷板固定器移动，其中所述放置头用于在传送位置上从所述取出和传送头接收已经被翻转的所述电子部件。

13、根据权利要求12所述的电子部件放置机器，还包括：

用于驱动所述取出和提升装置以及所述传送和提升装置的公共驱动源。

14、根据权利要求12所述的电子部件放置机器，所述进料器照相机单元包括设置在与馈送位置和传送位置垂直叠加的位置上的光圈。

15、一种电子部件放置方法，包括：

通过用进料器照相机单元获取处于进料器中的所述电子部件的图像来识别电子部件的位置；

根据通过识别处于所述进料器中的所述电子部件的所述位置而获得的所述电子部件的位置识别结果，相对于取出和传送头对所述电子部件进行定位；

在从所述进料器取出所述电子部件之后，使用所述取出和传送头在将所述电子部件传送到传送位置的同时使所述电子部件翻转，其中所述传送位置处于高于所述部件馈送水平面的部件传送水平面；

通过在所述传送位置垂直移动所述取出和传送头，将所述电子部件从所述取出和传送头传送给放置头；和

通过移动所述放置头，将被所述传送头固定的所述电子部件放在处于印刷板固定水平面上的印刷板上，所述印刷板固定水平面高于所述部件馈送水平面。

16、根据权利要求15的方法，还包括：

在从所述进料器取出所述电子部件期间以及在将所述电子部件传送到所述传送位置期间，通过相同的驱动源驱动所述取出和传送头。

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